Podręcznik Grafika komputerowa i wizualizacja

11.6. Inne metody opisu odbicia

Modele analityczne zaprezentowane dotychczas są bardzo wygodne do zastosowań praktycznych, jednak często nie dają możliwości opisu skomplikowanej - rzeczywistej powierzchni odbijającej. Stosuje się kilka sposobów bardziej złożonych.

 

Modele warstwowe

Modele wielowarstwowe (np. model Hanrahana i Kreugera z 1993 roku). Wiele obiektów odbija światło wielowarstwowo. Z jednej strony materiały dielektryczne odbijają w sposób rozproszony dzięki tak zwanemu odbiciu objętościowemu. Światło wnika w materiał i po wielokrotnych odbiciach od cząstek materiału, część tego światła wychodzi na zewnątrz, tworząc składową rozproszoną odbicia. Z drugiej strony często mamy do czynienia z materiałami zbudowanymi z  warstw o różnej przenikalności światła (i innych właściwościach odbiciowych). Dobrym przykładem jest skóra, której naturalna barwa jest bardzo trudna do uzyskania bez modeli wielowarstwowych. Osobną grupę materiałów o właściwościach trudnych do opisu i symulacji są materiały pokryte różnymi warstwami zmieniającymi właściwości odbiciowe. Szczególne przypadki pokrycia powierzchni farbami (np. lakiery bezbarwne, farby do drewna, pokrycia karoserii samochodów lakierami typu metalik), patyna w naturalny sposób pokrywająca powierzchnię metali wymagają zastosowania modeli wielowarstwowych odbicia światła.

Więcej informacji na ten temat czytelnik może znaleźć w książce [1].

 

Modele tablicowane

Zamiast próbować modelować skomplikowaną strukturę i właściwości powierzchni można zmierzyć właściwości odbiciowe i na tej podstawie zbudować tablicę współczynników dla różnych kątów – tablicowaną funkcję BRDF. Oczywiście problem polega na tym, że żeby model pomiarowy był użyteczny to pomiary muszą być dokonane z rozdzielczością wymaganą w obliczeniach związanych z danym obrazem i obiektem. Z drugiej strony wybrana próbka musi być reprezentatywna dla danego materiału. Strona internetowa [4] zawiera tablicowane dane dla wybranych materiałów.

 

Harmoniczne sferyczne

Jeżeli funkcję BRDF potraktować jako funkcję kątów w układzie sferycznym, to naturalnym sposobem opisu, będzie aproksymacja w postaci harmonicznych sferycznych (warto zajrzeć np.. do prac Westina z 1992 roku). Dzięki temu można rozłożyć opis odbicia na zestaw składowych, które mogą być używane z określoną dokładnością. Jeśli nie są potrzebne szczegóły powierzchni to można użyć prostszego zestawu opisu funkcji BRDF – bez składowych wyższych harmonicznych.

Stosowane są również inne formy opisu aproksymacji: z wykorzystaniem wielomianów Zernike lub metodami falkowymi.